1、.,電氣試驗(yàn)理論基礎(chǔ)及實(shí)操,主 講 人：楊海亭 實(shí)操協(xié)助：何厚廷,.,一、概述,1、目的和意義 電力系統(tǒng)包括眾多的電氣設(shè)備，有些電氣設(shè)備的故障會(huì)威脅到整個(gè)系統(tǒng)的安全供電。電力生產(chǎn)的實(shí)踐證明，對(duì)電氣設(shè)備按規(guī)定開(kāi)展檢測(cè)試驗(yàn)工作，是防患于未然，保證電力系統(tǒng)安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要措施之一. 由于電力設(shè)備在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，不免存在一些質(zhì)量問(wèn)題，而且在安裝過(guò)程中也可能出現(xiàn)損壞，由此將造成一些潛伏性缺陷。電力設(shè)備在運(yùn)行中經(jīng)常處于熱，化學(xué)，機(jī)械振動(dòng)以及其他因素的影響，其絕緣易出現(xiàn)劣化，甚至失去絕緣性能，造成事故。 綜上，開(kāi)展電氣試驗(yàn)?zāi)康木驮谟诩皶r(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，有效防止事故發(fā)生。,.,2、分類 1) 按性質(zhì)分

2、a) 出廠試驗(yàn)：是電力設(shè)備生產(chǎn)廠家根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目。 b)交接驗(yàn)收試驗(yàn)、大修試驗(yàn)：是指安裝部門(mén)、檢修部門(mén)對(duì)新投入設(shè)備、大修設(shè)備按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品條件或規(guī)程規(guī)定進(jìn)行的試驗(yàn)。（注：我廠執(zhí)行的交接試驗(yàn)規(guī)程是：GB 50150-2006） c) 預(yù)防性試驗(yàn)：是指設(shè)備投入運(yùn)行后，按一定的周期由電氣試驗(yàn)部門(mén)進(jìn)行的試驗(yàn)。（注：我廠執(zhí)行的預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程是：Q/CSG114002-2011）,.,2)按試驗(yàn)的作用和要求分 a)絕緣試驗(yàn) 測(cè)量設(shè)備絕緣性能的試驗(yàn)。 絕緣試驗(yàn)分兩大類： （1）非破壞性試驗(yàn)。是指在較低的電壓下，或在不破壞絕緣的基礎(chǔ)上測(cè)量各種特性，從而判斷絕緣內(nèi)部的缺陷。實(shí)踐證明

3、，這類方法是有效的，但由于試驗(yàn)電壓較低，缺陷不能充分暴露，目前還不能只靠它判斷絕緣水平。 （2）破壞性試驗(yàn)，或稱耐壓試驗(yàn)。這類試驗(yàn)對(duì)絕緣的考驗(yàn)是嚴(yán)格的，特別是能揭露那些危險(xiǎn)性較高的集中性缺陷。通過(guò)這類試驗(yàn)，能保證絕緣有一定的水平和裕度，其缺點(diǎn)是有可能在試驗(yàn)中給被試設(shè)備的絕緣造成損傷。但目前仍是絕緣試驗(yàn)中的一項(xiàng)主要方法。 為了避免破壞性試驗(yàn)對(duì)絕緣的損傷，破壞性試驗(yàn)要在非破壞性試驗(yàn)之后進(jìn)行。,.,b)特性試驗(yàn) 通常把絕緣以外的試驗(yàn)統(tǒng)稱為特性試驗(yàn)。這類試驗(yàn)主要是對(duì)電氣設(shè)備的電氣機(jī)械方面的某些特性進(jìn)行測(cè)試，如變壓器的變比試驗(yàn)，極性試驗(yàn)；線圈的直流電阻；斷路器的導(dǎo)電回路電阻，分合閘時(shí)間和速度試驗(yàn)等 總之

4、，種類試驗(yàn)方法各有所長(zhǎng)，各有局限。試驗(yàn)人員應(yīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行全面綜合分析 一、與該產(chǎn)品出廠及歷次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，分析設(shè)備絕緣變化的規(guī)律和趨勢(shì); 二、與同類或不同相別的設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，尋找異常; 三、將試驗(yàn)結(jié)果與規(guī)程給出的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，綜合分析是否超標(biāo)，判斷是否有缺陷或薄弱環(huán)節(jié)。,.,二、名詞及術(shù)語(yǔ),1、吸收比 K=R60/R15（秒） 2、極化指數(shù) P=R600/R60（秒） 3、集中性缺陷：如絕緣子的瓷質(zhì)開(kāi)裂；發(fā)電機(jī)的絕緣局部磨損；電纜絕緣的氣隙在電壓作用下發(fā)生局部放電。 4、分布性缺陷：電氣設(shè)備的整體絕緣性能下降。如發(fā)電機(jī)，套管等絕緣中的有機(jī)材料受潮，老化，變質(zhì)等 5、變壓器繞組的分

5、級(jí)絕緣：繞組的中性點(diǎn)端子直接或間接接地時(shí)，其中性點(diǎn)端子的絕緣水平比線路端子所規(guī)定的要低 6、變壓器繞組的全絕緣：所有變壓器繞組與端子相連接的出線端都具有相同的額定絕緣水平。,.,三、理論基礎(chǔ),1、電解質(zhì)的物理知識(shí) 電介質(zhì)即絕緣介質(zhì)，主要物理現(xiàn)象有極化、電導(dǎo)、損耗和擊穿。 1 電介質(zhì)的極化 把電介質(zhì)放在電場(chǎng)中，電介質(zhì)就要極化，極化形式有兩種，一種是瞬態(tài)過(guò)程，完全彈性方式，無(wú)能量損耗；另一種是非瞬態(tài)過(guò)程，極化的建立和消失都要伴隨能量損耗，又稱為松弛極化。 電子極化、原子或離子位移極化、偶極子轉(zhuǎn)向極化（松弛極化）、空間電荷極化、夾層介質(zhì)界面極化。 電介質(zhì)的極化都需要一定的時(shí)間，有的長(zhǎng)有的短。,.,極

6、化的基本形式,.,2、吸收現(xiàn)象（直流作用下） 第一階段ic(電容電流 ，彈性極化) 第二階段ia（泄露電流，夾層極化和松弛極化） 第三階段ig（電導(dǎo)電流） 注.多層絕緣的吸收現(xiàn)象較明顯，如發(fā)電機(jī)的手包絕緣，而單一絕緣結(jié)構(gòu)的吸收現(xiàn)象不明顯，如絕緣子。,.,3、電容電流 施加電壓U后，極化由0開(kāi)始增大，此時(shí)ic最大。到/2時(shí)，為0. 問(wèn)題：為什么叫電容電流，因在周波中，ic的最大值恒超前u最大值/2，即90，故稱電容電流，,.,4、電介質(zhì)的電導(dǎo) 電介質(zhì)的電導(dǎo)分電子電導(dǎo)和離子電導(dǎo)，理想的電介質(zhì)是不含帶電質(zhì)點(diǎn)的，所以我們常說(shuō)的電導(dǎo)是離子性電導(dǎo)，而當(dāng)絕緣被擊穿時(shí)，電介質(zhì)中會(huì)出現(xiàn)電子電導(dǎo)，此時(shí)也就失去了絕

7、緣的作用。 溫度越高，絕緣越?。ㄕf(shuō)明）,.,5、電介質(zhì)的擊穿 分為氣體擊穿、液體擊穿和固體擊穿 1）氣體擊穿：由于施加電壓超過(guò)飽和電流后，進(jìn)入碰撞游離階段，進(jìn)而形成電子崩，形成高電導(dǎo)的通道，達(dá)到擊穿。 2）液體擊穿：常見(jiàn)的如變壓器油，油中多多少少含雜質(zhì)，在電場(chǎng)的作用下，雜質(zhì)被吸向集中區(qū)域，順電場(chǎng)線排列，形成小橋，達(dá)到擊穿。 3）固體擊穿：電擊穿、熱擊穿和化學(xué)擊穿。 a)電擊穿:也是形成電子崩. b)熱擊穿：介質(zhì)損耗產(chǎn)生熱量來(lái)不及散去，形成介質(zhì)分解、碳化，形成擊穿。 c)電化學(xué)擊穿，因介質(zhì)中含氣泡、水分等化學(xué)物質(zhì)，逐步 發(fā)展為擊穿。,.,四、電氣試驗(yàn)實(shí)例講解,我們以6kV干式變的交接試驗(yàn)為例來(lái)講

8、解電氣試驗(yàn)的程序和步驟。 1、電氣試驗(yàn)中的技術(shù)措施和安全措施 1）技術(shù)措施 a）周密的準(zhǔn)備工作。包括擬定試驗(yàn)程序，準(zhǔn)備試驗(yàn)設(shè) 備儀器等 b)合理整齊的布置試驗(yàn)場(chǎng)地。試驗(yàn)器具靠近試品設(shè)備，帶電部分互相隔開(kāi)，面向試驗(yàn)人員并處于視線之內(nèi) c）試驗(yàn)數(shù)據(jù)及相關(guān)資料的準(zhǔn)備，如出廠報(bào)告、相關(guān)圖紙規(guī)程等。,.,2）安全措施 a）現(xiàn)場(chǎng)工作必須執(zhí)行工作票制度，工作許可制度，工作監(jiān)護(hù)制度，工作間斷和轉(zhuǎn)移及終結(jié)制度。 b）在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)裝設(shè)遮攔或圍欄，懸掛警示牌，并派專人看守。 c）高壓試驗(yàn)不得少于兩人，試驗(yàn)負(fù)責(zé)人應(yīng)由經(jīng)驗(yàn)人員擔(dān)任。開(kāi)始前，負(fù)責(zé)人應(yīng)對(duì)全體試驗(yàn)人員詳細(xì)交待試驗(yàn)中的安全事項(xiàng)。 d）因試驗(yàn)需要斷開(kāi)電氣設(shè)備接頭

9、時(shí)，應(yīng)做好標(biāo)記，恢復(fù)后應(yīng)進(jìn)行檢查。 e)實(shí)驗(yàn)器具的外殼應(yīng)可靠接地，高壓引線應(yīng)盡可能短，必要時(shí)用絕緣物支持，為了在試驗(yàn)時(shí)確保高壓回路的任何部分不對(duì)接地體放電，高壓回路與接地體必須留有足夠的距離。,.,f)加壓前須認(rèn)真檢查接線，表計(jì)量程，確認(rèn)調(diào)壓器處于零位，儀表開(kāi)始狀態(tài)正確無(wú)誤，并通知有關(guān)人員離開(kāi)被試設(shè)備，得到負(fù)責(zé)人許可后，方可加壓。 g)變更接線或試驗(yàn)結(jié)束，應(yīng)首先降下電壓，斷開(kāi)電源，并將升壓裝置的高壓部分短路接地。 h)未裝接地線的大容量試品，應(yīng)先放電再進(jìn)行試驗(yàn)。,.,3、6kV干式變?cè)囼?yàn)項(xiàng)目 a)測(cè)量繞組連同套管的直流電阻 b)檢查所有分接頭的電壓比 c）檢查變壓器三相接線組別和單相變壓器引出

10、線的極性 d)測(cè)量與鐵芯絕緣的各緊固件及鐵芯的絕緣電阻 e)測(cè)量繞組連同套管的絕緣電阻、吸收比或極化指數(shù) f)繞組連同套管的交流耐壓試驗(yàn) g)額定電壓下的沖擊合閘試驗(yàn) h)檢查相位 i)試驗(yàn)報(bào)告的整理,.,1）測(cè)量繞組連同套管的直流電阻 a) 試驗(yàn)?zāi)康模簷z查繞組接頭的焊接質(zhì)量和繞組有無(wú)匝間短路；電壓分接開(kāi)關(guān)的各個(gè)位置接觸是否良好及分接開(kāi)關(guān)實(shí)際位置與標(biāo)示位置是否相符；引出線有無(wú)斷裂等。 b)測(cè)量的物理過(guò)程：,.,c)測(cè)量方法： 現(xiàn)在主流設(shè)備采用的是電壓電流表法，即壓降法，簡(jiǎn)單理解就是加電流，測(cè)電壓，用歐姆定律Rx=U/I，計(jì)算電阻。其他方法不在此講述。 d)縮短直阻測(cè)試時(shí)間的方法: 延伸問(wèn)題：因

11、為6kV干式變測(cè)量時(shí)間很短，但大型變壓器的時(shí)間常數(shù)大，充電時(shí)間很長(zhǎng)，需要其他方法彌補(bǔ)這一問(wèn)題，提高試驗(yàn)效率。常用的兩種方法一是恒流充電法，二是助磁法。但我廠的主變?yōu)殡x相式，加上我們的試驗(yàn)設(shè)備可以達(dá)到40A的恒流，故不需要額外縮短測(cè)試時(shí)間。,.,.,e)測(cè)量中注意事項(xiàng)及結(jié)果判斷 溫度的影響：不同溫度下測(cè)量的直阻應(yīng)換算至同一 溫度下的直阻值，換算公式，R2=R1*(T+t2)/(T+t1) R1、R2f分別為溫度在t1、t2（C）時(shí)的電阻值，T 為計(jì)算系數(shù)，銅取235，鋁取225。 連接截面應(yīng)接觸良好。 在測(cè)量過(guò)程中，嚴(yán)禁拉開(kāi)電源，測(cè)試結(jié)束后應(yīng)充分放電，防止反充電將試驗(yàn)設(shè)備沖壞。（變壓器的自感效應(yīng)

12、未放電的情況下可達(dá)上千伏） 結(jié)果判斷，依據(jù)規(guī)程，此處不詳述。,.,2）檢查所有分接頭的電壓比及接線組別和極性 a)試驗(yàn)?zāi)康模?電壓比的測(cè)量：檢查變壓器匝數(shù)比的正確性，檢查分接開(kāi)關(guān)的情況，變壓器發(fā)生故障后，通過(guò)測(cè)電壓比作為判斷匝間短路的手段之一。 接線組別和極性：極性檢查即檢查繞組的頭尾情況。組別檢查即檢查一二次繞組的相位差。我們的干式變大部分為Dyn11（這里的11表示二次電壓滯后一次電壓330，30為一個(gè)點(diǎn)，那么330/30即為11點(diǎn)）。 變壓器的接線組別是并列運(yùn)行的重要條件之一，不一致則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生很大的環(huán)流。,.,b)測(cè)量方法 我們的設(shè)備是BZC全自動(dòng)變比測(cè)試儀,.,以鍋爐變?yōu)槔?，下面是?/p>

13、牌,.,.,C）測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)及結(jié)果判斷 試驗(yàn)設(shè)備的高低壓側(cè)不允許倒換。 設(shè)備可靠接地。 倒換分接頭時(shí)應(yīng)注意不要擰斷絲或滑絲。 測(cè)試結(jié)果應(yīng)符合規(guī)程規(guī)定。,.,3）測(cè)量鐵芯絕緣 我們知道，鐵芯必須為一點(diǎn)接地，否則會(huì)產(chǎn)生渦流。測(cè)量時(shí)應(yīng)解開(kāi)接地連片，用2500V搖表測(cè)試，持續(xù)時(shí)間1分鐘，無(wú)閃絡(luò)，此處判斷有無(wú)閃絡(luò)的方法是看絕緣表讀數(shù)是否擺動(dòng)，或聽(tīng)聲音是否有放電聲，我們認(rèn)為一般6kV變壓器絕緣大于6M即可。,.,4）測(cè)量繞組連同套管的絕緣電阻、吸收比或極化指數(shù) a)目的和意義 測(cè)量吸收比和絕緣電阻是檢查變壓器絕緣的簡(jiǎn)便方法，也是進(jìn)行破壞性試驗(yàn)的前提條件，一般對(duì)絕緣受潮和局部缺陷均能有效發(fā)現(xiàn)。 b)測(cè)試

14、步驟方法 試驗(yàn)前先檢查安全措施，被試品電源及一切對(duì)外連線應(yīng)拆除。被試品接地放電，大容量設(shè)備至少放電5分鐘。勿用手直接接觸放電導(dǎo)線。 根據(jù)表面臟污及潮濕情況決定是否采取表面屏蔽或需要烘干及清擦，以消除其對(duì)絕緣電阻的影響。 放穩(wěn)絕緣電阻表，低速搖絕緣電阻表，瞬時(shí)短接“L” “E”檢查絕緣電阻表是否完好。,.,.,將被試品測(cè)量部分接于“L”與 “E”端子之間， “L”端子接高壓測(cè)量部分， “E”端子接低壓或外殼接地部分。驅(qū)動(dòng)（搖）絕緣電阻表達(dá)額定轉(zhuǎn)速，讀取1分鐘時(shí)的絕緣電阻值。 測(cè)量吸收比時(shí)，先驅(qū)動(dòng)（搖）絕緣電阻表達(dá)額定轉(zhuǎn)速，待指示為“”時(shí)，將“L”端子接于被試品，同時(shí)計(jì)算時(shí)間，讀取15秒和60秒時(shí)

15、絕緣電阻值。讀數(shù)后先斷開(kāi)“L”端子與被試品連線（用絕緣柄），再停止搖動(dòng)，防止反充電損壞絕緣電阻表。 試驗(yàn)完畢或重復(fù)試驗(yàn)時(shí)，必須將被試品對(duì)地或兩極間充分放電，以保證人身、儀器安全和提高測(cè)量準(zhǔn)確度。 記錄被試品設(shè)備銘牌、運(yùn)行編號(hào)、本體溫度、環(huán)境溫度及使用的絕緣電阻表型號(hào)。,.,變壓器絕緣測(cè)試部位,.,c)絕緣阻值的影響因?yàn)榧敖Y(jié)果判斷 溫度的影響：一般情況下，絕緣電阻隨溫度升高而降低。因此實(shí)際測(cè)量絕緣電阻時(shí)，必須記錄試驗(yàn)溫度（環(huán)境及設(shè)備溫度），而且盡可能相近溫度下進(jìn)行測(cè)量，以避免溫度換算引起的誤差。 濕度和設(shè)備表面臟污的影響：空氣相對(duì)濕度增大時(shí)，絕緣物表面吸附許多水分，使表面電導(dǎo)率增加，絕緣電阻降低

16、。當(dāng)絕緣物表面形成連通水膜時(shí)，絕緣電阻更低。電力設(shè)備表面臟污也會(huì)使絕緣電阻降低。根據(jù)以上兩種情況，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量絕緣電阻時(shí)必須用屏蔽環(huán)消除表面泄漏電流的影響或烘干、清擦干凈，得以測(cè)量真實(shí)數(shù)值。,.,殘余電荷的影響：大容量設(shè)備運(yùn)行中遺留的殘余電荷或試驗(yàn)中形成的殘余電荷未完全放盡，會(huì)造成絕緣電阻偏大或偏小，引起測(cè)量的絕緣電阻不真實(shí)。殘余電荷的極性與絕緣電阻表的極性相同時(shí)，測(cè)得的絕緣電阻將比真實(shí)值增大;否則，將相反。為消除殘余電荷的影響，測(cè)量絕緣電阻前必須充分接地放電，重復(fù)測(cè)量中也應(yīng)充分放電，大容量設(shè)備就至少放電5分鐘。 感應(yīng)電壓的影響：現(xiàn)場(chǎng)預(yù)防性試驗(yàn)中，由于帶電設(shè)備之間的電容耦合使停電設(shè)備帶有一定的電壓

17、，感應(yīng)電壓強(qiáng)烈時(shí)可能損壞絕緣電阻表或造成指針亂擺，得不到真實(shí)的測(cè)量值。（該項(xiàng)為延伸項(xiàng)）,.,延伸項(xiàng)（泄露電流測(cè)量結(jié)果分析）,.,5）繞組連同套管的交流耐壓試驗(yàn) a)目的和意義 交流耐壓試驗(yàn)的電壓、波形、頻率和在被試品中的電壓分布均符合設(shè)備在交流工況下的實(shí)際情況，因此能有效的發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。 b)試驗(yàn)方法,.,.,.,C）設(shè)備選型 電容電流的計(jì)算 I=2fCU 注意：電容值的單位換算，1F(法拉)=1000mF(毫法) ，1(毫法) =1000uF(微法) ，1(微法) =1000nF(納法) ，1(納法)=1000pF(皮法)。 根據(jù)計(jì)算出的電容電流選取合適的試驗(yàn)設(shè)備，切勿超出設(shè)備的額定電流 。

18、當(dāng)然還要根據(jù)電壓要求進(jìn)行選型。 問(wèn)題：當(dāng)試驗(yàn)設(shè)備部能滿足時(shí)應(yīng)怎么辦 當(dāng)電壓不能滿足時(shí)應(yīng)采用串聯(lián)電抗器補(bǔ)償法 XC=1/2fc XL=2fL,.,.,當(dāng)電流不能滿足要求時(shí)，應(yīng)采用并聯(lián)補(bǔ)償 I=IL+IC當(dāng)IL=IC時(shí)，因方向相反，故I理論值為0，但變壓器存在損耗，不可能為0。,.,當(dāng)電壓電流都不能滿足要求時(shí)，應(yīng)用串并聯(lián)補(bǔ)償法,.,d)試驗(yàn)注意事項(xiàng)及結(jié)果分析 注意接地 注意監(jiān)護(hù) 注意不應(yīng)沖擊合閘，應(yīng)零起升壓。保持每秒3%試驗(yàn)電壓速度升壓。 試驗(yàn)后應(yīng)做好安措并觸摸被試品，有無(wú)發(fā)熱情況 耐后絕緣有所下降，但下降30%時(shí)應(yīng)檢查有無(wú)放電 耐壓前后應(yīng)測(cè)絕緣電阻 試驗(yàn)中應(yīng)密切關(guān)注電流表及電壓表有無(wú)擺動(dòng)，應(yīng)注意

19、聽(tīng)、看被試品及試驗(yàn)設(shè)備的情況 試驗(yàn)必須保證被試品的干凈清潔，試驗(yàn)應(yīng)在環(huán)境濕度低于80%時(shí)進(jìn)行。,.,延伸項(xiàng)：直流耐壓和交流耐壓的區(qū)別 設(shè)備區(qū)別等原因不再講解，重點(diǎn)說(shuō)一下電壓分布。 交流、直流電壓在絕緣介質(zhì)中的分布不同。 直流電壓是按電導(dǎo)分布的，反映絕緣內(nèi)個(gè)別部分可能發(fā)生過(guò)電壓的情況；交流電壓是按與絕緣電阻并存的分布電容成反比分布的，反映各處分布電容部分可能發(fā)生過(guò)電壓的情況。 另外，絕緣在直流電壓作用下耐壓強(qiáng)度比在交流電壓下要高，所以交流耐壓試驗(yàn)對(duì)交流供電系統(tǒng)的設(shè)備而言更接近實(shí)際工況。 所以，交流耐壓試驗(yàn)與直流耐壓試驗(yàn)不能互相代替。 加直流按電導(dǎo)分布考慮的理由是：經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高壓下絕緣介質(zhì)內(nèi)會(huì)存在泄露電流，泄漏電流的大小與電壓成正比，與電阻（電導(dǎo)）的電特性一致。 加交流按與絕緣電阻并存的分布電容成反比分布來(lái)考慮的理由是：除了與加直流一樣有呈現(xiàn)電導(dǎo)（阻）特性外，由于交變電壓作用下每次“反轉(zhuǎn)”時(shí)的電流都會(huì)比相同